ÉTUDE DU COMPORTEMENT ISOTOPIQUE DE

Annales de la Société GéologiqtLe de Belgique, T. 94, 1971, pp. 223-236 1971
ÉTUDE DU COMPORTEMENT ISOTOPIQUE DE SYSTÈMES Rb/Sr ET
U/Pb DANS LE GRANITE HYPERALCALIN DE NOQUI
(RÉPUBLIQUE DÉMOCRATIQUE DU CONGO ET ANGOLA) (*)
par J. DELHAL (**), D. LEDENT (***),P. PASTEELS (****)et J. VENIER (*****)
(2 figures dans le texte)
ABSTRAOT
UjPb measurements on three fractions of a zircon rich in common lead do not furnish
a well esta.blished age of formation for the peralcaline granite from N oqui. It is at least
760 m. y. old.
Rb/Sr measurements yield well established isochron ages for two isotopie rehomo-
genisations of strontium at 533 ± ll m. y. with a Sr
87
jSr
86
initial ratio of 0,8633 for
total rocks, and at 450 ± 9 m. y. with an initial ratio of 1,2864 for minerais (aegyrine and
feldspar) of the most alcaline specimen. These two ages do not correspond to any petro-
graphically perceptible event.
The two phases of rehomogenisation as well as the intermediate mobilisation phases
probably represent discrete steps of a slow uplift of the whole region during the post-
tectonic period of the west-congolian orogeny, the latest tectonic phase of which is
somewhat earlier than 620 m. y. They indicate for the different granite samples a closing
of the Rb/Sr system which occurs later in the more alcaline rocks than in the less
alcaline ones.
The age of 450 m. y. coïncides with the last age registered by biotite in the whole
area affected by the west-congolian orogeny.
RÉSUMÉ
L'âge de la formation du granite hyperalealin de Noqui n'a pas pu être précisé par
l'analyse de trois fractions de zircon riche en plomb commun. Il est au minimum d'envi-
ron 760 m. a.
Les isochrones établies par la méthode Rb/Sr mettent en évidence deux phases
importantes de réhomogénéisation isotopique du strontium qui ne se traduisent par
aucun phénomène discernable pétregraphiquement. L'une à 533 ± ll m. a. (R. i. 0,8633)
affecte complètement l'ensemble des roches du massif. L'autre à 450 ± 9 m. a. (R. i.
1,2864) affecte les différents minéraux (aegyrine et feldspath) de l'échantillon le plus
alcalin.
Par rapport à l'orogenèse ouest-congolienne qui est la dernière à avoir affecté la
région et dont la dernière phase tectonique est un peu antérieure à 620 m. a., ces deux
phases de réhomogénéisation et les stades de mobilité intermédiaires sont vraisembla-
blement des jalons d'une lente remontée pest-tectonique de l'ensemble de la région, qui
marquent, pour les différents échantillons du granite, une fermeture du système Rb/Sr
d'autant plus tardive que leur caractère hyperalcalin est plus accentué. L'âge de 450 m. a.
coïncide avec l'âge le plus jeune enregistré par les biotites dans toute la région soumise à
l'orogenèse ouest-congolienne.
(*) Communication présentée le 27 avril 1971, manuscrit déposé à la même date.
(**) Musée royal de l'Afrique centrale, B-1980, Tervuren, Belgique.
(***) Laboratoire de Minéralogie et de Pétrologie, Université Libre de Bruxelles,
50 av. F. D. Roosevelt, B-1050, Bruxelles, Belgique.
(****) Aardwetenschappen. Vrije Universiteit te Brussel, 105 Adolphe Buyllaan,
B-1050, Brussel.
(*****) Chercheur argentin, titulaire d'une bourse de l'Office belge de Coopération
au Développement.

224 J. DELHAL, D. LEDENT, P. PASTEELS ET J. VENIER
Le granite hyperalcalin du Noqui, parfois dénommé aussi granite de Loadi ou
de Sohio, affleure de part et d'autre de la frontière entre la République démocratique
du Congo et l'Angola, un peu au sud de la ville de Matadi.
Son extension est figurée sur les cartes géologiques par une tache arrondie
d'environ 8 km de diamètre, située à l'intérieur d'une boucle anticlinale formée par
les couches zadiniennes.
Il est, en effet, circonscrit vers l'ouest et vers le nord par la formation métasédi-
mentaire et métavolcanique de Palabala qui constitue, avec la formation des quart-
zites de Matadi susjacente, la série inférieure du Zadinien, tandis qu'il est limité vers
l'est par un ensemble de gneiss granitiques appartenant au complexe de gneiss et
migmatites à calcaires cristallins de Mpozo- Tombagadio, considéré comme antérieur
au Zadinien (J. Lepersonne, 1969).
L'étude pétrographique que nous avons entreprise préalablement aux mesures
géochronologiques
s'est étendue aux nombreux échantillons récoltés lors de plusieurs
campagnes au Congo et en Angola dans le granite lui-même et dans les formations
environnantes, principalement celles de J. Hugé en 1949, de J. Elquine en 1952, de
L.
Cahen en 1945 et 1958, et de O. Massar en 1965.
COMPOSITIONS MINÉRALOGIQUES
La composition minéralogique particulière de ce granite, qui est d'un type clas-
sique, a
été décrite dans plusieurs publications (Pereira de Sousa, Holmes, Mortel-
mans et d'autres, cfr liste bibliographique).
Nous nous bornons ici à en présenter les caractères essentiels. La plus grande
partie du feldspath de la roche est un feldspath mixte sodico-potassique, perthitique
ou microperthitique qui présente souvent des macles de Carlsbad, Manebach et
Baveno et occasionnellement de belles combinaisons de celles-ci. L'albite s'individua-
lise
souvent en taches limpides et maclées au sein et à la bordure des grains de micro-
perthite. Les macles du microcline sont généralement visibles dans les plages les
plus
étendues de feldspath potassique. Les principaux éléments colorés sont l'aegyrine
et la riebeckite souvent associées, et moins fréquemment la biotite lépidomélane.
La magnétite est généralement présente. La quantité et les proportions relatives des
métasilicates ferrosodiques varient d'un échantillon à l'autre. Quelques spécimens
ne contiennent pas d'autre silicate foncé que la biotite. Certains sont hololeucocrates.
Le quartz affecte parfois des formes pegmatitiques. Parmi les minéraux accessoires
et occasionnels, nous avons reconnu la calcite, la fluorine, le zircon, l'astrophyllite,
mais il existe d'autres minéraux déjà signalés ou non dont la finesse ou la rareté
rendent la détermination aléatoire. En un point du massif un échantillon (71.167) de
granite bréchié est tapissé suivant les joints d'un enduit radioactif non déterminé.
Le zircon est inégalement distribué dans le massif. Des deux échantillons volu-
mineux traités pour en extraire le zircon nécessaire à nos mesures, l'un (71.299) a
fourni une quantité anormalement abondante de zircon, tandis que l'autre (71.300)
en était presque entièrement dépourvu.
Dans les lames minces, on constate que le zircon est concentré en certains endroits
de la roche, où il forme des amas, des chapelets et des agglomérats de grains de taille
très variable, de formes généralement trapues, en parties subhédrales en partie
quelconques et parfois prolongées d'accroissement irréguliers. En lumière parallèle, les
cristaux ont une teinte brunâtre d'intensité inégale et sont opacifiés par places. En
nicols croisés, ils présentent parfois une extinction onduleuse. Le zircon qui a été daté
(71.299) répond à ces caractères; il a été vérifié optiquement et aux rayons X; en

ÉTUDE DU COMPORTEMENT ISOTOPIQUE DE SYSTÈMES Rbjsr ET ujPb 225
concentré, il
est de couleur brune et très rarement automorphe; il est plus magnétique
que ne le sont habituellement les zircons de granites de composition normale, sans
présenter toutefois la relation généralement constatée dans les zircons entre la suscep-
tibilité magnétique et la teneur en uranium; il est en outre apparu que le plomb
extrait était anormalement riche en plomb commun. Signalons encore que du zircon
est parfois associé aux éléments colorés. Par ailleurs, nous pensons pouvoir rapporter
au zircon des sphérulites de cristaux fibreux en disposition :fibro-radiée et concentrique
de rencontre exceptionnelle (23.027). Dans un autre spécimen (23.109), des grains
de zircon constituent les centres de concrétionnements concentriques. La forme en
sphérulite très particulière avait déjà été signalée par J. P. Quin (1969), en plus d'un
zircon en amas et de toutes tailles, dans le granite albitique à riebeckite et aegyrine
du nord-ouest de la Corse. Cet auteur y voit une cristallisation deutéritique à mettre
en relation avec la grande solubilité du zircon en milieu hyperalcalin.
Pour la suite de l'exposé, il est utile de préciser que les caractères particuliers du
zircon de Noqui, sa ressemblance avec les zircons d'autres massifs hyperalcalins, la
composition hyperalcaline même du granite, rendent très peu vraisemblable l'idée que
le zircon que nous avons séparé pour nos mesures puisse avoir été hérité, en tant que
zircon, de formations plus anciennes que le granite lui-même.
Nous avons constaté, dans quelques cas déterminés, une relation entre la nature
minéralogique des éléments colorés de l'échantillon et sa situation par rapport à
l'ensemble du massif granitique. Ainsi par exemple, nos échantillons ayant le lépido-
mélane pour unique élément coloré et gui sont, en outre, les plus riches en calcite,
proviennent pour la plupart de la bordure sud-occidentale du massif. Mais à l'échelle
du massif, il n'existe cependant pas de données suffisantes pour mettre en évidence
un ordre éventuel dans la distribution des types présentant quelques différences sur
le plan de la nature et de la proportion des minéraux.
COMPOSITION CHIMIQUE.
La composition chimique, comme la composition minéralogique, est comparable
à celle d'autres granites hyperalcalins connus. G. Mortelmans (1948) y consacre
plusieurs pages de sa note. Un des caractères chimiques mis en évidence lors des
analyses géochronologiques
est la valeur extrêmement élevée du rapport Rb/Sr, due
à une pauvreté extrême en strontium (voir tableau I).
STRUCTURES
Le critère de déformations mécaniques avait été utilisé jusqu'ici pour préciser la
position du granite dans son contexte. Mais les descriptions, souvent contradictoires,
qui furent données de sa structure témoignent du caractère complexe de celle-ci ou
tout au moins des difficultés qu'il y a à l'interpréter. Pereira de Sousa admet que la
structure est celle d'une leptynite (1913) ou d'un orthogneiss transformé en schiste
cristallin sous l'effet
d'actions dynamiques importantes (1920); pour L. Cahen
(1948) par contre, les marques de déformation sont relativement négligeables.
La confusion est augmentée du fait que des microgranites situés dans le Palabala
gneissique ont été considérés à la fois comme liés au granite et mylonitiques.
Les différents aspects structuraux du granite étant liés à la nature et à la struc-
ture du milieu dans lequel il s'est mis en place, il est important de commencer par
définir ce milieu représenté par son environnement actuel. Comme nous l'avons dit,

226 .T. DELHAL, D. LEDENT, P. PASTEELS ET .T. VENIER
il s'agit, au nord et à l'ouest, de la formation de Palabala, base du Zadinien, et vers
l'Est, du complexe de Mpozo-Tombagadio considéré comme antérieur au Zadinien.
Le Palabala est constitué par une alternance de couches relativement minces de
sédiments micaschisteux
et quartzitiques, de métabasites d'origine éruptive schisti-
fiées,
et de rhyolites gneissifiées. Ces dernières, aussi dénommées phyllites feldspathi-
ques, granite-porphyres, microgranites, felsites, aplites, mylonites
porphyriques,
faciès de bordure du granite etc ... , ont été considérées par certains géologues comme
des
intrusions issues du granite du Noqui et injectées parallèlement aux couches,
puis déformées au même titre que celles-ci. Bien que dans des textes publiés, il ait été
question de filons (Mortelmans), aucune observation de terrain controlée pétrographi-
quement ne montre, à notre connaissance, une quelconque discordance entre ces
couches
porphyriques et les couches encaissantes.
Notre étude, basée sur un inventaire assez complet de la plupart des échantillons
et des documents existants, montre bien que les roches rhyolitigues ou micrograni-
tiques appartiennent, au même titre que les roches vertes, au volcanisme initial du
Zadinien.
En effet, la présence des rhyolites dans le Palabala n'est apparemment pas
liée à la proximité du granite de Noqui puisqu'on les trouve également dans le Pala-
bala situé à de grandes distances des affleurements de granite; néanmoins, la pré-
sence de
granite en profondeur ne peut, à priori, être entièrement écartée. Par contre
la présence des rhyolites ne va pas sans celle de roches vertes. D'autre part, nous avons
constaté que, parmi les couches quartzitiques et rhyolitigues, ont trouve des roches
de
caractère mixte, pyroclastigue ou détritique, à éléments rhyolitiques. Il est, en
outre, évident que les rhyolites ont évolué dans les mêmes conditions de métamorphis-
me mésozonal et de déformation que les différentes roches du Palabala. Ce sont dans
leur état actuel des gneiss métarhyolitiques ou métaporphyriques. Enfin, au contact
immédiat du granite de Nogui, l'effet d'un métamorphisme, qui se traduit par le
développement de minéraux secondaires, cités plus loin, et par une phénomène
d'albitisation, et qui est postérieur au métamorphisme et à la gneissification zadiniens,
se manifeste aussi
bien dans les métarhyolites que dans les roches vertes et dans les
métasédiments du Palabala.
Cette série d'arguments nous montre donc que les métarhyolites sont contempo-
raines du dépôt des sédiments du Palabala, qu'elles sont antérieures au métamorphis-
me zadinien, et que la formation du granite de Noqui est postérieure à celui-ci.
L'absence de faciès rhyolitique sur le bord oriental du granite de Nogui, là où celui-ci
est directement en contact avec les gneiss granitiques alcalins ou calco-alcalins du
complexe de Mpozo-Tombagadio, est un argument complémentaire montrant qu'il
n'y a pas de relation d'origine entre le granite hyperalcalin de Noqui et les méta-
rhyolites.
Pour en revenir au métamorphisme gui se manifeste à la bordme même du
granite, remarquons que tous les auteurs qui en ont abordé l'étude s'accordent pour
y reconnaître l'influence elu granite sur les couches zadiniennes. Cette influence se
traduit par le développement de minéraux nouveaux, tels qu'une hornblende bleutée,
le
grenat, la muscovite, la biotite et par la felclspathisation des micaschistes de
Palabala et des quartzites de Matadi. A l'intérieur des limites du granite, de grandes
enclaves de quartzite feldspathisé ont été signalées (Mortelmans, Corin, etc.). La
présence clans la partie centrale elu massif, de gneiss fins magnétifères sans relations
apparentes avec le granite hyperalcalin et que le récolteur (J. Elguine) a qualifiés
d'enclaves,
permet de penser que toute la smface affieurante elu granite se situe à une
certaine proximité du toit du massif.

ÉTUDE DU COMPORTEMENT ISOTOPIQUE DE SYSTÈMES Rbjsr ET UjPb 227
Bien qu'elles soient comparables par la nature de leurs constituants minéralo-
giques, les roches granitiques qui forment le massif de Noqui présentent des aspects
structuraux et texturaux variés depuis celui d'un gneiss fin jusqu'à celui d'un granite
grossier. L'examen d'un grand nombre d'échantillons bien repérés montre qu'il
existe une relation entre les structures du granite et celles des roches encaissantes.
A la bordure du massif, les structures du granites sont, en effet, calquées sur celles des
roches zadiniennes d'une part, prézadiniennes de l'autre. Cette relation s'explique
lorsqu'on constate que le développement des minéraux caractéristiques du granite
hyperalcalin s'opère dans une trame préexistante dont la structure originelle est
conservée jusqu'à un certain stade de la transformation.
Le processus débute dans les roches encaissantes par une perthitisation des
feldspaths primitifs sans autre transformation apparente. Le stade suivant se traduit
par une restructuration des grains primitifs perthitisés, qui se marque par une
tendance à l'automorphisme, l'apparition systématique de macles de type C dans
presque tous les individus, et dans certains cas par un phénomène évident d'accr-::is-
sement. Ces phénomènes peuvent s'accompagner de la cristallisation de quartz
graphique, pegmatitique, en dedans et en dehors des feldspaths. C'est à ce stade
qu'apparaissent les minéraux ferrosodiques caractéristiques, souvent ramassés dans
des nids, en association avec l'opaque.
La pâte interstitielle, généralement de grain plus fin, d'aspect granoblastique ou
gneissique, est le dernier témoin d'un état primitif. Lorsque la transformation est
totale, le granite est grossier, subéquigranulaire et a tous les caractères d'un granite
magmatique typique. Ce granite entièrement nouveau est observable vers l'intérieur
du massif, mais pas nécessairement au centre de celui-ci.
C'est au contact des gneiss granitiques prézadiniens que le processus de trans-
formation est le mieux perceptible, ou tout au moins le moins discutable. Dans les
rhyolites du Palabala, qui par leur composition originelle présentent des analogies
avec le granite, la gneissification zadinienne a déjà engendré ou renforcé une perthi-
tisation des phénocristaux primaires. Il existe, surtout en ce qui concerne les feld-
spaths de la rhyolite et du granite, des convergences d'aspect, parfois troublantes,
qui expliquent qu'on ait associé les deux roches dans certaines interprétations anté-
rieures. Il n'est pas exclu d'ailleurs, que la formation du massif de Noqui ait été
occasionnée ou simplement facilitée par la présence de ces faciès rhyolitiques.
Le fait qu'en bordure du massif, le granite en voie de constitution ait gardé
l'allure gneissique des roches encaissantes, explique qu'on ait pu l'interpréter à la
manière de Pereira de Sousa, d'abord comme une leptynite, ensuite comme un
orthogneiss schistifié.
La déformation que le granite a dû effectivement subir doit être cherchée en
dehors des zones où l'observation est gênée par une structure gneissique héritée.
On constate alors que cette déformation se résume à une extinction onduleuse des
minéraux qui peut atteindre localement une cataclase modérée.
DONNÉES GÉOOHRONOLOGIQUES
Résultats analytiques.
Les résultats géochronologiques ont été obtenus par la méthode Rb/Sr appliquée
à des roches totales et à des minéraux de celles-ci, et par la méthode U /Pb sur le
zircon
d'une de ces roches.